(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム外装電気デバイスを収納する収納ケースであって、
前記収納ケースは互いに接合する２つの収納部材を有し、
前記収納部材同士が当接する当接面は前記フィルム外装電気デバイスの主面上に位置し、
前記２つの収納部材のうちの一方の収納部材には、係合部が形成され、
前記２つの収納部材のうちの他方の収納部材には、前記係合部が係合する係合穴が形成されている、収納ケース。
【請求項２】
前記収納部材は、前記フィルム外装電気デバイスの主面に対向する面に開口部を有する、請求項１に記載の収納ケース。
【請求項３】
前記２つの収納部材は同一形状である、請求項１または２に記載の収納ケース。
【請求項４】
前記係合部及び前記係合穴は、前記フィルム外装電気デバイスの主面に対向して配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の収納ケース。
【請求項５】
前記係合部は、前記係合穴に係合する係合爪を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の収納ケース。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の収納ケースと、前記収納ケースに収納された前記フィルム外装電気デバイスとを有するフィルム外装電気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池やキャパシタに代表される、電気デバイス要素を外装フィルムに収容したフィルム外装電気デバイスを収納する収納ケースおよびフィルム外装電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に複数の電池を接続して用いる場合、電池の保護や利便性といった理由からケースに収納された状態で用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、近年、モータ駆動用のバッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、単に「電気自動車等」ともいう）の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電池にも、電気自動車の操縦特性、走行距離を向上させるため、当然ながら、軽量、薄型化が求められている。電池を軽量かつ薄型とするため、その外装体にアルミニウムなどの金属層と熱溶着性の樹脂層とを接着剤層を介して重ね合わせて薄いフィルムとなしたラミネート材を用いたフィルム外装電池が開発されている。ラミネート材は、一般に、アルミニウム等の薄い金属層の両表面を薄い樹脂層で被覆した構造をなしており、酸やアルカリに強く、かつ軽量で柔軟な性質を有するものである。
【０００４】
発電要素をラミネート材で被覆したフィルム外装電池は、軽量である一方、剛性が低く、振動、衝撃の影響を受け易い。このため、個々の電池を個別にケースに収納し、外部からの衝撃等から電池を保護する必要がある。フィルム外装電池の形状は一般に平板形状である。このような平板形状のフィルム外装電池を収納するケースは、電池の収納あるいはケースから取り出す際の利便性を考慮して電池の主面の法線方向に開閉する蓋を有する構成、換言すれば、電池要素の主面側から挟み込む二分割されたケースが多く採用されている。
【０００５】
フィルム外装電池は、ケースに収納されることで外部からの振動、衝撃からは保護されるものの、ケースに収納されたフィルム外装電池がケース内で動いてしまうと、ケースがフィルム外装電池の外装を痛めたり、あるいは電極に無理な力がかかることで電池が破損してしまう。そこで、ケース内での電池の固定のため、ケースと電池との間に発泡剤等の充填剤が充填されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平０７−０１９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィルム外装電池をケース内にしっかり固定させること、また、ケースを落下させた場合、外部からの衝撃を有効に吸収するためにケースの四隅に所定の充填量の充填剤が充填されることは極めて重要となる。しかしながら、電池要素の主面側から挟み込む二分割されたケースの場合、充填剤がケースの合わせ目から漏洩してしまう場合があった。
【０００８】
また、ケースが、フィルム外装電池を収納する収納部と、この収納部に対する蓋とで構成される場合、収納部と蓋との２種類の部材が必要となり部品点数が増えてしまう問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は充填剤の漏洩しにくい、特にケースの隅部からの充填剤が漏洩しない収納ケースおよびフィルム外装電気デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の収納ケースは、フィルム外装電気デバイスを収納する収納ケースであって、収納ケースは互いに接合する２つの収納部材を有し、収納部材同士が当接する当接面はフィルム外装電気デバイスの主面上に位置し、２つの収納部材のうちの一方の収納部材には、係合部が形成され、２つの収納部材のうちの他方の収納部材には、係合部が係合する係合穴が形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、充填剤が隅部に充填された場合であっても、充填剤が外部に漏洩することはない。よって、所定の量の充填剤が隅部に充填され、フィルム外装電気デバイスの固定が確実なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】フィルム外装電池と、分割した状態における本発明の収納ケースの一例の外観斜視図である。
【図２】フィルム外装電池と、分割した状態における本発明の収納ケースの一例の平面図である。
【図３】フィルム外装電池を収納した状態における、本発明の収納ケースの一例の外観斜視図である。
【図４】フィルム外装電池を収納した状態における、本発明の収納ケースの一例の平面図である。
【図５】図１中に示す矢印Ａ方向から見た矢視図である。
【図６】図３中に示す矢印Ｂ方向から見た矢視図である。
【図７】係合部の一部拡大図である。
【図８】隅部の一部拡大図である。
【図９】本発明の収納ケースの隅部に充填剤が注入された状態を示す透過斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に本実施形態のフィルム外装電池と分割した状態の収納ケースの外観斜視図を、図２にその平面図をそれぞれ示す。また、図３に本実施形態のフィルム外装電池を収納した状態の収納ケースの外観斜視図を、図４にその平面図をそれぞれ示す。また、図５に図１中に示す矢印Ａ方向から見た矢視図を、図６に図３中に示す矢印Ｂ方向から見た矢視図をそれぞれ示す。さらに、図７に係合部の一部拡大図を、図８に隅部に一部拡大図をそれぞれ示す。なお、図７（ａ）は収納部材が接合される前の状態を示し、図７（ｂ）は収納部材が互いに接合された状態を示す。また、図８（ａ）は隅部の透過三面図であり、図８（ｂ）は隅部の透過斜視図である。また、図９は、収納ケースの隅部に充填剤が注入された状態を示す透過斜視図である。
【００１４】
［フィルム外装電池］
本実施形態のフィルム外装電池１は、正極側活電極、負極側活電極、および電解液を有する発電要素２と、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートフィルム７とを有する。フィルム外装電池１は、２枚のラミネートフィルム７によって発電要素２を密封した構造を有している。すなわち、本実施形態のフィルム外装電池１は、ラミネートフィルム７の４辺である熱融着部７ａのうち、まず３辺を熱融着して袋状としておき、開放している残りの１辺から内部の空気を排気して真空引きし、その後、残りの１辺を熱融着部７ａを熱融着することで、２枚のラミネートフィルム７によって発電要素２を密封封止してなるものである。
【００１５】
フィルム外装電池１の発電要素２は、セパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよいし、あるいは、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の捲回型であってもよい。
【００１６】
また、発電要素２としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における発電要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素２としては、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げられる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバイスにも適用可能である。
【００１７】
フィルム外装電池１の短手方向の熱融着部７ａからは、正極用電極端子３および負極側活電極に接続された負極用電極端子４がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子３としてはアルミニウムが多く用いられ、また、負極用電極端子４としては銅またはニッケルがその電気的特性により多く用いられている。以下、正極用電極端子３と負極用電極端子４とをまとめて単に電極と称する場合もある。
【００１８】
フィルム外装電池１の長手方向の熱融着部７ａにはその一部を、他の部分よりも熱融着強度を弱くし、他の部分よりも低い圧力で融着が剥がれるようにしたガス排出部８が設けられている。
【００１９】
電池の使用時において、電池に規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液溶媒の電気分解によりガス種が発生し、電池の内圧が上昇することがある。さらに、電池が規格範囲外の高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガス種が生成されたりする。基本的には、規格範囲内で電池を使用してガスを発生させないようにすることが理想的であるが、電池の制御回路が何らかの原因で故障して異常な電圧が印加されたり、何らかの原因で周囲が異常に高温となったりすると、場合によっては大量にガスが発生することもある。
【００２０】
このような、電池内部でのガスの発生は、電池の内圧上昇をもたらす。内圧が極度に上昇し電池が暴発することを防ぐために、外装材として金属缶を用いた電池の多くは、電池の内圧が上昇した際にガスを電池の外部に逃がす圧力安全弁を有している。しかし、フィルムを外装材とするフィルム外装電池においては、圧力安全弁を設けることが構造上難しい。フィルム外装電池では内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、最終的には外装材が破裂しその箇所からガスが噴出するが、破裂がどの箇所で発生するか特定できないため、破裂した箇所によっては周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。
【００２１】
そこで、フィルム外装電池１においては、こういった電池内部でのガスの発生による不具合を解消するため、上述したようなガス排出部８を熱融着部７ａに設けている。
【００２２】
フィルム外装電池１の周囲を囲む収納ケース１０は、２つの収納部材１０ａからなる。２つの収納部材１０ａは同一形状であり、一方の収納部材１０ａに対して他方の収納部材１０ａを図１中Ｚ軸周りに反転させ、これらを接合することで収納ケース１０が構成される。
【００２３】
［収納部材］
収納部材１０ａは、第１の側部１１と第２の側部１２と、これら第１および第２の側部１１、１２の間に平行に設けられた中間部１３と、第１および第２の側部１１、１２および中間部１３とを繋ぐ接続部１４、１５を有し、これらにより、概ね枠形状の収納部材１０ａが構成されている。また、収納部材１０ａには、第１および第２の側部１１、１２と接続部１４、１５とによって形成される、フィルム外装電池１を冷却するための冷却用開口部１８が形成されている。
【００２４】
［第１の側部および第２の側部］
第１の側部１１は枠形状の収納部材１０ａの短辺部分を構成するとともに、収納部材１０の短辺部分を構成する。
【００２５】
第１の側部１１の側面１１ａには電極を外部に延出させるための切り欠き１１ｂが形成されている。この切り欠き１１ｂは第１の側部１１の対向面１１ｄ（接合して用いられる収納部材１０ａと突合せとなる面）側に開いており、電極の幅の半分以上切り欠かれている。
【００２６】
対向面１１ｄには後述する係合穴１２ｅに係合する係合部１１ｃ1、１１ｃ2が突出して形成されている。係合部１１ｃ1と係合部１１ｃ2とは切り欠き１１ｂを挟んで向かい合わせに形成されており、これらの先端部には係合爪１１ｅが設けられている。各係合爪１１ｅは係合部１１ｃ1、１１ｃ2の向かい合わせた面側には形成されておらず、該向かい合わせた面は電極の差込みを阻害しないように平滑な面になっている。
【００２７】
第２の側部１２は枠形状の収納部材１０ａの短辺部分を構成するとともに、収納部材１０の短辺部分を構成する。
【００２８】
第２の側部１２の側面１２ａにも電極を外部に延出させるための切り欠き１２ｂが形成されている。この切り欠き１２ｂも切り欠き１１ｂと同様に第２の側部１２の対向面１２ｄ側に開いており、電極の幅の半分以上切り欠かれている。
【００２９】
第２の側部１２の主面１２ｆには係合爪１１ｅがひっかかる係合穴１２ｅが形成されている。
【００３０】
収納部材１０ａの隅部２０内にはフィルム外装電池１の熱融着部７ａの角部７ｂが収納され、充填剤３１を充填するための空間部分である充填部３０が継ぎ目なく一体的に形成されている。本実施形態の２つの収納部材１０ａはフィルム外装電池１の長手方向両側から挟み込むようにして電池を収納する。すなわち、収納ケース１０の分割ライン４０はフィルム外装電池１の主面２ａ上を通るように形成されることとなり、収納部材１０ａの隅部２０には形成されない。フィルム外装電池１の主面２ａの法線方向に分割される収納ケースの場合、分割ライン（収納部材の合わせ面）が隅部に形成されることとなる。隅部に合わせ面が形成される構成では、フィルム外装電池１を収納ケース１０内に固定するための充填剤をケースの四隅に充填した場合、合わせ面から充填剤が漏洩してしまい、充填剤による電池の確実な固定が困難となる。
【００３１】
しかしながら、本実施形態の収納ケース１０は、上述したように分割ライン４０、すなわち、収納部材１０ａの合わせ面が隅部２０には形成されない。このため、隅部２０の充填部３０に充填された充填剤３１が漏洩することがなく、フィルム外装電池１を確実に固定することができる。
【００３２】
また、本実施形態の収納部材１０ａは、図８に示すように隅部２０が一体的に形成されているため、隅部に合わせ面を有する構成に比べて高い剛性を得ることができる。
【００３３】
また、本実施形態の収納ケース１０を構成する２つの収納部材１０ａはいずれも同一形状である。このため、一つの型で収納部材を成形することができ、コストを低減させることができる。
【００３４】
［中間部］
中間部１３は、第１の側部１１と第２の側部１２との中間の位置に設けられている。この中間部１３にはフィルム外装電池１のガス排出部８から排出されたガスをケース外に放出するための排ガス用開口部１７が形成されている。
【００３５】
［接続部］
接続部１４、１５は、第１の側部１１と中間部１３とを繋ぎ、また中間部１３と第２の側部１２とを繋いでいる。
【００３６】
接続部１４の断面形状はコ字形状であり、枠形状の収納部材１０ａの長辺部分を構成するとともに、収納部材１０の長辺部分を構成する。接続部１４内にはフィルム外装電池１の熱融着部７ａが収納される。
【００３７】
接続部１５は平行な２枚の平板によって構成されており、フィルム外装電池１を収納部材１０ａ内に収納するための開口１６を形成している。
【００３８】
［収納ケース］
収納ケース１０は、一方の収納部材１０ａに対して他方の収納部材１０ａを図１中Ｚ軸周りに反転させ、これらを接合することで収納ケース１０が構成される。
【００３９】
まず、一方の収納部材１０ａに対して図１中Ｚ軸周りに反転させた他方の収納部材１０ａを互いに対向面１１ｄが向き合うようにして向かい合わせる。次いで、一方の収納部材１０ａの係合部１１ｃ1、１１ｃ2を他方の収納部材１０ａの開口１６に差し込み、係合爪１１ｅが係合穴１２ｅに引っかかるまで挿入する。この際、他方の収納部材１０ａの係合部１１ｃ1、１１ｃ2も一方の収納部材１０ａの開口１６に差し込まれ、他方の係合爪１１ｅが一方の係合穴１２ｅに引っ掛けられる。
【００４０】
以上のようにして、収納部材１０ａ同士を付き合わせて、互いの係合爪１１ｅと係合穴１２ｅとを係合させることで収納ケース１０が構成されることとなる。なお、係合穴１２ｅに対する係合爪１１ｅの係合を解除することで収納部材１０ａ同士の接合は解除される。このように本実施形態の収納ケース１０は収納部材１０ａ同士を接着剤等により固定しているわけではないので、係合爪１１ｅと係合穴１２ｅの係合を解除することで収納ケース１０内に収納されたフィルム外装電池１を取り出すことができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、２つの収納部材１０ａがフィルム外装電池１の長手方向両側から挟み込むようにして電池を収納する例を示したが本願発明はこれに限定されるものではない。すなわち、隅部２０に収納部材の合わせ面が形成されることによって充填剤が漏洩しなければ、収納ケースがどのように分割されるものであってもよい。
【００４２】
また、本実施形態のフィルム外装電池１はガス排出部８が設けられているため、収納部材１０ａの中間部１３には排ガス用開口部１７が形成されている。よって、２つの収納部材１０ａを同一形状とする場合は、フィルム外装電池１のガス排出部８が設けられていない側を収納する収納部材１０ａにも排ガス用開口部１７が設けられている構成とする。これとは逆にフィルム外装電池１にガス排出部８が設けられていない場合はいずれの収納部材１０ａにも排ガス用開口部１７を設ける必要はない。
【００４３】
本実施形態では、本発明の収納ケースは隅部が継ぎ目なく一体的に形成されている。このため、フィルム外装電気デバイスの角部を固定するための充填剤が隅部に充填された場合であっても、充填剤が外部に漏洩することはない。よって、所定の量の充填剤が隅部に充填され、フィルム外装電気デバイスの固定が確実なものとなる。
【００４４】
また、本実施形態の収納ケースは、収納部材同士が当接する面である当接面が電気デバイス要素の主面上に位置するようにして各収納部材が接合されている。収納部材同士の当接面が主面上に位置する、すなわち、収納部材の合わせ面が収納部材の隅部以外に位置するため、隅部に充填剤を充填しても合わせ面から充填剤が漏洩してしまうことはない。
【００４５】
また、本実施形態の収納ケースの収納部材は、収納部材同士が当接する面である接合面に、先端部に係合爪が設けられた係合部を有し、他の収納部材の係合爪に対応する位置に係合爪が係合する係合穴が形成されているものである。本発明の収納ケースは同一形状の２つの収納部材を接合して構成されるものであるが、係合爪を備えた係合部と係合穴とを係合させることで両者を互いに接合させるので、ケースの開閉が可能であり、かつ容易である。
【００４６】
また、本実施形態の収納ケースは、収納部材の一端側に係合部を有し、他端側に係合穴が形成されているものであってもよい。この場合、一の収納部材に対して、他の収納部材を係合部と係合穴との間の仮想軸を中心に反転させて、両者を接合させることとなる。つまり、接合方向を間違えることなく容易に両者を接合させることができる。
【００４７】
一の収納部材の接合面と他の収納部材の当接面とを当接させて、一の収納部材の係合爪を、他の収納部材の係合穴に係合させることで収納部材同士の接合がなされるものであってもよい。
【００４８】
また、本実施形態の収納ケースの各収納部材は同一形状であってもよい。この場合、部品の種類を減らすことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１      フィルム外装電池
２      発電要素
２ａ    主面
３      正極用電極端子
４      負極用電極端子
７      ラミネートフィルム
７ａ    熱融着部
８      ガス排出部
１０    収納ケース
１０ａ  収納部材
１１    第１の側部
１１ａ  側面
１１ｂ、１２ｂ    切り欠き部
１１ｃ1、１１ｃ2    係合部
１１ｄ  対向面
１１ｅ  係合爪
１２    第２の側部
１２ａ  側面
１２ｄ  対向面
１２ｅ  係合穴
１２ｆ  主面
１３    中間部
１４、１５    接続部
１６    開口
１７    排ガス用開口部
１８    冷却用開口部
２０    隅部
３０    充填部
３１    充填剤
４０    分割ライン
【図１】
0005469199.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005469199.tif 000009
【図９】
0005469199.tif 000010